CN105778410A

CN105778410A - 包含三嵌段聚合物的环氧塑封料

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Publication number: CN105778410A
Application number: CN201410795881.0A
Authority: CN
Inventors: 余金光; 李刚; 王善学; 卢绪奎; 李海亮
Original assignee: BEIJING SHOUKEHUA MICRO-ELECTRONICS Co Ltd
Current assignee: BEIJING SHOUKEHUA MICRO-ELECTRONICS Co Ltd
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-07-20

Abstract

本发明涉及可以提高环氧塑封料成型材料韧性的包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料。按照所述的环氧塑封料中环氧树脂的含量为5～18wt％、酚醛树脂的含量为2.5～10wt％、固化促进剂的含量为0.05～0.5wt％、填料的含量为60～90wt％、三嵌段聚合物的含量为0.5～10wt％、脱模剂的含量为0.1～1.5wt％及偶联剂的含量为0.3～1.5wt％称取上述原料；将环氧树脂和酚醛树脂粉碎并混合均匀后加入固化促进剂、填料、三嵌段聚合物、脱模剂和偶联剂并混合均匀，然后在双辊筒混炼机上熔融混炼均匀后取下并自然冷却、粉碎，得到韧性优良的用于半导体封装用的包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料的粉状料。

Description

包含三嵌段聚合物的环氧塑封料

技术领域

本发明涉及半导体封装用环氧塑封料，特别涉及可以提高环氧塑封料成型材料韧性的包含三嵌段聚合物的环氧塑封料。

背景技术

环氧塑封料有许多优异的性能，在封装领域已经得到了广泛的应用，是半导体元器件、集成电路封装的主流材料。近年来，半导体向高集成化发展，芯片更大，结构更复杂，布线更细；相应的封装向小、薄型发展。传统塑封料在回流焊过程中会产生比较高的热应力，导致封装材料的表面开裂，以及分层，由此降低了器件的可靠性。为适应小、薄型封装形式的发展，需要塑封料能适应更高的要求，如低应力，高耐焊性，高导热等。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于半导体封装的包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料。

本发明的包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料的主要组分及含量为：

所述的环氧树脂选自邻甲酚醛环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、联苯型环氧树脂、苯酚芳烷基环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、脂环族环氧树脂、杂环型环氧树脂等中的任意一种或几种。

所述的酚醛树脂选自苯酚线性酚醛树脂及其衍生物、苯甲酚线性酚醛树脂及其衍生物、单羟基或二羟基萘酚醛树脂及其衍生物、苯酚芳烷基酚醛树脂及其衍生物(如具有联亚苯基骨架的苯酚芳烷基酚醛树脂)、对二甲苯与苯酚或萘酚的缩合物、双环戊二烯与苯酚的共聚物等中的任意一种或几种。

所述的固化促进剂选自咪唑化合物、叔胺化合物和有机膦化合物等中的任意一种或几种。

所述的咪唑化合物选自2-甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑和2-(十七烷基)咪唑等中的任意一种或几种。

所述的叔胺化合物选自三乙胺卞基二甲胺、α-甲基卞基二甲胺、2-(二甲胺基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚和1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯-7等中的任意一种或几种。

所述的有机膦化合物选自三苯基膦、三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三(对甲基苯基)膦和三(壬基苯基)膦等中的任意一种或几种。

所述的填料选自氧化铝微粉、氧化钛微粉、氮化硅微粉、氮化铝微粉和二氧化硅微粉等中的任意一种或几种；所述的二氧化硅可以是结晶型二氧化硅、熔融型二氧化硅或者是它们的混合物，也可以是硅烷偶联剂改性过的二氧化硅。

所述的三嵌段聚合物，其结构为A-B-A型，其在包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料中的含量为0.5％～10wt％，含量优选为1％～6wt％，最优选为2％～4wt％。

所述的A-B-A型三嵌段聚合物，A段可选聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)，B段可选聚丁二烯(PB)、聚异戊二烯(PI)或聚硅氧烷。

所述的A-B-A型三嵌段聚合物，A段聚合物的数均分子量可以为3000～30000，优选数均分子量为12000～17000；B段聚合物的数均分子量可以为40000～100000，优选数均分子量为60000～80000。

所述的脱模剂选自巴西棕榈蜡、合成蜡和矿物质蜡等中的任意一种或几种。

所述的偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷等中的任意一种或几种。

根据需要，本发明的包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料中还可以包含有：阻燃剂、着色剂和改性剂等中的一种或几种。

所述的阻燃剂是卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂、磷-氮系阻燃剂等中的任意一种或几种，也可以是氢氧化物阻燃剂(如氢氧化镁)。阻燃剂在包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料中的含量为0～10％。

所述的着色剂选自钛白粉、氧化锌、锌钡白、炭黑等中的任意一种或几种。着色剂在包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料中的含量为0～3wt％。

所述的改性剂是液体硅油、硅橡胶或它们的混合物等。改性剂在包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料中的含量为0～5wt％。

本发明的包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料的制备的方法包括以下步骤：

(1)按照包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料中环氧树脂的含量为5～18wt％、酚醛树脂的含量为2.5～10wt％、固化促进剂的含量为0.05～0.5wt％、填料的含量为60～90wt％、三嵌段聚合物的含量为0.5～10wt％、脱模剂的含量为0.1～1.5wt％及偶联剂的含量为0.3～1.5wt％称取上述原料；

(2)将步骤(1)称取的环氧树脂和酚醛树脂粉碎，在室温下混合(一般混合10分钟左右)均匀，得到初级混合物；

(3)向步骤(2)得到的初级混合物中加入步骤(1)称取的固化促进剂、填料、三嵌段聚合物、脱模剂和偶联剂并混合均匀(一般混合10分钟左右)，得到混合物，然后将混合物在温度为60～110℃的双辊筒混炼机上熔融混炼均匀；将熔融混炼均匀的物料从双辊筒混炼机上取下自然冷却、粉碎得到所述的包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料的粉状料；进一步预成型为饼料，获得包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料的成型材料。

根据需要，在步骤(2)中可进一步加入阻燃剂、着色剂和改性剂等中的一种或几种。阻燃剂在包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料中的含量为0～10％；着色剂在包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料中的含量为0～3wt％；改性剂在包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料中的含量为0～5wt％。

本发明的包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料是一种韧性优良的半导体封装用材料，该环氧塑封料同时还具备了必要的流动性、成型性和阻燃性。

以下结合实施例对本发明作进一步的说明，但它们并不构成对本发明的限定，对于本领域的技术人员，根据本发明所做的一些非本质的变化与调整，均视为落在本发明的保护范围内。

具体实施方式

实施例1

邻甲酚醛环氧树脂A1(巴陵石化制“CYDCN-200H”)12wt％

苯酚线性酚醛树脂B1(日本DICCorporation制“TD-2131”)6wt％

2-甲基咪唑C10.05wt％

二氧化硅微粉D(d50为23um)67.93wt％

聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段聚合物E15wt％

液体硅油1wt％

巴西棕榈蜡1.5wt％

乙烯基三乙氧基硅烷1.5wt％

氢氧化镁(d50为1μm)4.47wt％

炭黑0.55wt％

按照上述配比称量，首先将称取的邻甲酚醛环氧树脂和苯酚线性酚醛树脂粉碎，在室温下混合10分钟左右，得到混合均匀的初级混合物；然后向得到的初级混合物中加入其它称取的物料并混合10分钟左右，得到混合均匀的混合物，然后将混合物在温度为60～110℃预热的双辊筒混炼机上熔融混炼均匀；将熔融混炼均匀的物料从双辊筒混炼机上取下自然冷却、粉碎得粉状料，得到包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料的粉状料，进一步预成型为饼料，获得包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料的成型材料。用以下方法进行评价，结果见表1。

抗弯强度、抗弯模量

使用低压传递模塑成型机(宁波市镇海今顺塑料机械厂，JS-350)在模具温度为175℃，注射压力为60bar，固化时间为110秒的条件下，将所得的包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料的成型材料成型为长120mm、宽15mm、高10mm的长方体试验样条。使用微机控制电子万能试验机(深圳三思实验设备有限公司生产，CMT4503)，在150℃下测试样条的抗弯强度(MPa)和抗弯模量(GPa)。

实施例2～12

包含三嵌段聚合物的低模量的环氧塑封料的成型材料的组成见表1，制备方法同实施例1，评价方法同实施例1，评价结果见表1。

比较例1～12

材料的组成见表2，制备方法同实施例1，评价方法同实施例1，评价结果见表2。

实施例2～12、比较例1～12材料中采用的不在实施例1中的成分如下所示。

联苯型环氧树脂A2(JapanEpoxyResinsCo.,Ltd.制“YX-4000”)

具有联亚苯基骨架的苯酚芳烷基环氧树脂A3(NipponKayakuCo.,Ltd.制“NC3000”)

双环戊二烯型环氧树脂A4(日本DICCorporation制“HP-5000”)

苯酚芳烷基酚醛树脂B2(MitsuiChemicals,Inc.制“XLC-4L”)

具有联亚苯基骨架的苯酚芳烷基酚醛树脂B3(MeiwaPlasticIndustries,Ltd.制“MEH-7851ss”)

α-甲基卞基二甲胺C2

三苯基膦C3

聚丙烯-聚异戊二烯-聚丙烯三嵌段聚合物E2

聚苯乙烯-聚二甲基硅氧烷-聚苯乙烯三嵌段聚合物E3

Claims

1.一种包含三嵌段聚合物的环氧塑封料，其特征是：所述的环氧塑封料的主要组分及含量为：

2.根据权利要求1所述的包含三嵌段聚合物的环氧塑封料，其特征是：所述的环氧树脂选自邻甲酚醛环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、联苯型环氧树脂、苯酚芳烷基环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、脂环族环氧树脂、杂环型环氧树脂中的任意一种或几种。

3.根据权利要求1所述的包含三嵌段聚合物的环氧塑封料，其特征是：所述的酚醛树脂选自苯酚线性酚醛树脂及其衍生物、苯甲酚线性酚醛树脂及其衍生物、单羟基或二羟基萘酚醛树脂及其衍生物、苯酚芳烷基酚醛树脂及其衍生物、对二甲苯与苯酚或萘酚的缩合物、双环戊二烯与苯酚的共聚物中的任意一种或几种。

4.根据权利要求1所述的包含三嵌段聚合物的环氧塑封料，其特征是：所述的固化促进剂选自咪唑化合物、叔胺化合物和有机膦化合物中的任意一种或几种；

所述的咪唑化合物选自2-甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑和2-(十七烷基)咪唑中的任意一种或几种；

所述的叔胺化合物选自三乙胺卞基二甲胺、α-甲基卞基二甲胺、2-(二甲胺基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚和1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯-7中的任意一种或几种；

所述的有机膦化合物选自三苯基膦、三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三(对甲基苯基)膦和三(壬基苯基)膦中的任意一种或几种。

5.根据权利要求1所述的包含三嵌段聚合物的环氧塑封料，其特征是：所述的填料选自氧化铝微粉、氧化钛微粉、氮化硅微粉、氮化铝微粉和二氧化硅微粉中的任意一种或几种；

所述的二氧化硅是结晶型二氧化硅、熔融型二氧化硅或者是它们的混合物，或者所述的二氧化硅是硅烷偶联剂改性过的二氧化硅。

6.根据权利要求1所述的包含三嵌段聚合物的环氧塑封料，其特征是：所述的三嵌段聚合物的结构为A-B-A型；

其中A-B-A型三嵌段聚合物的A段是聚苯乙烯、聚丙烯或聚乙烯，B段是聚丁二烯、聚异戊二烯或聚硅氧烷。

7.根据权利要求1所述的包含三嵌段聚合物的环氧塑封料，其特征是：所述的脱模剂选自巴西棕榈蜡、合成蜡和矿物质蜡中的任意一种或几种。

8.根据权利要求1所述的包含三嵌段聚合物的环氧塑封料，其特征是：所述的偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或几种。

9.根据权利要求1所述的包含三嵌段聚合物的环氧塑封料，其特征是：所述的环氧塑封料中包含有：阻燃剂、着色剂和改性剂中的一种或几种。

10.根据权利要求9所述的包含三嵌段聚合物的环氧塑封料，其特征是：所述的阻燃剂在环氧塑封料中的含量为0～10％；

所述的阻燃剂是卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂、磷-氮系阻燃剂中的任意一种或几种，或者是氢氧化物阻燃剂；

所述的着色剂在环氧塑封料中的含量为0～3wt％；

所述的着色剂选自钛白粉、氧化锌、锌钡白、炭黑中的任意一种或几种；

所述的改性剂在环氧塑封料中的含量为0～5wt％；

所述的改性剂是液体硅油、硅橡胶或它们的混合物。